(57)【要約】【課題】  燃料ガスと予熱酸素との混合ガスによって形成した火炎を被切断鋼材に対して集中させ、切断速度を格段に速くし得るガス切断火口を提供する。【解決手段】  胴中部１と内筒部２と外筒部３を備え、火口先端面２bと火口先端面３bとを略同一面内に配置し、胴中部１の第一シート１aに切断酸素導入口４aを、切断酸素導入口４aの周囲で胴中部１の第二シート１bに複数の予熱酸素導入口４aを、胴中部１の第二シート１b又は第三シート1cに複数の燃料ガス導入口６をそれぞれ形成し、各燃料ガス導入口６の下流に予熱酸素と燃料ガスとのガス混合路７を形成し、切断酸素導入口４aと内筒部２の中心部に形成した切断酸素通路４cとを連通し、内筒部２と外筒部３との間に混合ガス通路９と先窄まり状のスリット８とを順に形成してなり、このスリット８の傾斜角度を火口の中心軸線に対して１０〜２０度に好ましくは１５〜２０度に設定した。【選択図】    図１
0003119550.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと予熱酸素を混合させるための胴中部(１)の一端に内筒部(２)を同軸状に連結し、かつ内筒部(２)に外筒部(３)を外嵌して、内筒部(２)の先端面(２b)と外筒部(３)の火口先端面(３b)とを略同一面内に配置し、胴中部(１)の第一シート(１a)に切断酸素導入口(４a)を、この切断酸素導入口(４a)の周囲で胴中部(１)の第二シート(１b)に複数の予熱酸素導入口(５)を、胴中部(１)の第二シート(１b)又は第三シート(1c)に複数の燃料ガス導入口(６)をそれぞれ形成し、かつ、各燃料ガス導入口(６)の下流に予熱酸素と燃料ガスとのガス混合路(７)を形成し、胴中部(１)に形成した切断酸素導入口(４a)と内筒部(２)の中心部に形成した切断酸素通路(４c)とを連通し、かつ、内筒部(２)と外筒部(３)との間に混合ガス通路(９)と先窄まり状のスリット(８)とを順に形成して構成したガス切断火口において、
上記先窄まり状のスリット(8)の傾斜角度を火口の中心軸線に対して１０〜２０度に好ましくは１５〜２０度に設定したことを特徴とするガス切断火口。
【請求項２】
上記燃料ガスとして、水素と石油ガスとの混合ガス、若しくは水素と天然ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする請求項1に記載のガス切断火口。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、燃料ガスと予熱酸素との混合ガスによって形成した火炎によって被切断鋼材を加熱すると共に切断酸素を噴射して切断するガス切断火口に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス切断は被切断鋼材に向けて火炎を噴射して予熱した後、予熱部分に向けて切断酸素を噴射して被切断鋼材を燃焼させると同時に燃焼生成物を母材から排除し、この反応を継続させた状態でガス切断火口を移動させることで、移動経路に沿って連続した溝を形成して目的の形状を切断するものである。
【０００３】
この種のガス切断火口としては、例えば、特許文献1に示すものが知られている。それは図4に示すように、胴中部１の一端に内筒部２を同軸状に連結し、かつ内筒部２に外筒部３を外嵌して、内筒部２の先端面２bと外筒部３の火口先端面３bとを略同一面内に配置し、胴中部１の第一シート１aに切断酸素導入口４aを、この切断酸素導入口４aの周囲で胴中部１の第二シート１bに複数の予熱酸素導入口５を、胴中部１の第二シート１b又は第三シート1cに複数の燃料ガス導入口６をそれぞれ形成し、かつ、各燃料ガス導入口６の下流に予熱酸素と燃料ガスとのガス混合路７を形成し、胴中部１に形成した切断酸素導入口４aと内筒部２の中心部に形成した切断酸素通路４cとを連通し、かつ、内筒部２と外筒部３との間に混合ガス通路９と先窄まり状のスリット８とを順に形成し、燃料ガスと予熱酸素との混合ガスによって形成した火炎で被切断鋼材を加熱すると共に切断酸素を噴射して切断するように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３１４８０８号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術によれば、切断面の上縁の直角度を維持しつつ、ピアシングに要する時間を短縮することが出来る。しかし、これでは燃焼速度が速い水素をベースとした燃料ガスを用いた場合、スリット8から火口先端面３bにおける燃料ガスと予熱酸素との混合ガスの流速が燃料ガスの燃焼速度よりも遅くなるという理由でバックファイアを発生するおそれがあり、輻射熱が少なく１モル当りの燃焼熱もプロパンに比べ約1/8の水素の燃焼熱を切断箇所の入熱部に集中して与えることができないことから、多量に燃料ガスを供給しなければ、切断速度が向上しないという難点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は上記難点を解決するためとして鋭意研究の結果成されたもので、従って以下に述べるように構成したものである。
即ち、請求項1に記載の考案は、上記従来の基本構成とされるところの、胴中部１の一端に内筒部２を同軸状に連結し、かつ内筒部２に外筒部３を外嵌して、内筒部２の先端面２bと外筒部３の火口先端面３bとを略同一面内に配置し、胴中部１の第一シート１aに切断酸素導入口４aを、この切断酸素導入口４aの周囲で胴中部１の第二シート１bに複数の予熱酸素導入口５を、胴中部１の第二シート１b又は第三シート1cに複数の燃料ガス導入口６をそれぞれ形成し、かつ、各燃料ガス導入口６の下流に予熱酸素と燃料ガスとのガス混合路７を形成し、胴中部１に形成した切断酸素導入口４aと内筒部２の中心部に形成した切断酸素通路４cとを連通し、かつ、内筒部２と外筒部３との間に混合ガス通路９と先窄まり状のスリット８とを順に形成した構成を備えるガス切断火口において、先窄まり状のスリット8の傾斜角度を火口の中心軸線に対して１０〜２０度に好ましくは１５〜２０度に設定した構成を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の考案は、前記請求項１記載のガス切断火口に関して、燃料ガスとして、水素と石油ガスとの混合ガス、若しくは水素と天然ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００７】
請求項1に記載の考案では、上記従来の基本構成を備えるガス切断火口において、先窄まり状のスリット8の傾斜角度を火口の中心軸線に対して１０〜２０度に好ましくは１５〜２０度に設定したことから、燃料ガスと予熱酸素との混合ガスによって形成した火炎を被切断鋼材に対して集中させて切断速度を格段に速くすることが出来る。
【０００８】
また、請求項２に記載の考案では、燃料ガスとして、水素と石油ガスとの混合ガス、若しくは水素と天然ガスとの混合ガスを用いることにより、流路断面積の急激な絞り効果による流速の増大現象が奏する作用と相俟ってバックファイアが起こらず、切断速度を格段に速くすることが出来る。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、上記ガス切断火口（以下、火口と略称する。）の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は本考案の実施の形態に係る火口の部分断面示正面図、図２は図１に示す火口における内筒の説明図で、（イ）は部分断面示正面図、（ロ）は左側面図、（ハ）は図２（イ）中のａ−ａ線矢視断面図であり、また、図３は外筒の部分断面示正面図である。
【００１０】
図１〜図３に示す火口は、燃料ガスとしてプロパンガスよりも燃焼速度の速い水素を使用するために開発したものであり、且つ燃料ガスと予熱酸素の混合ガスを噴射して点火したときに形成された火炎を一点に集中させ、切断箇所に熱エネルギーを集中するように構成したものである。
【００１１】
図１に示すように、上記火口は、燃料ガスと予熱酸素を混合させる機能を持った胴中部１と、この胴中部１に締結されて一体的に構成された内筒２と、内筒２に外嵌する外筒３とを有して構成されている。胴中部１は、図示しない切断トーチから供給される切断酸素と予熱酸素及び燃料ガスを漏洩が防止された状態で受け取ると共に、内部で予熱酸素と燃料ガスを混合させる機能を有する。このため、胴中部１には切断トーチのシート部と接続されて各ガスをシールするシート１ａ〜１ｃが形成されている。
【００１２】
図１、及び図２に示すように、胴中部１に形成されたシート１ａの中心に切断酸素を供給する切断酸素導入口４ａが形成され、当該切断酸素導入口４ａの他端部に雌ネジ部４ｂが形成されている。またシート１ｂに予熱酸素を供給する複数の予熱酸素導入口５が形成され、更にシート１ｃに燃料ガスを供給する燃料ガス導入口６が形成されている。燃料ガス導入口６は、胴中部１の内部に形成されたガス混合路７で予熱酸素導入口５と接続しており、予熱酸素，燃料ガスを供給したとき、両ガスがガス混合路７で良好に混合し得るように構成されている。
【００１３】
内筒２の基端部には雄ネジ部２ａが形成され、他方の端部側（火口先端面２ｂ側）は一度外径を小さくし、再度外径を大きくした後、先端部に向かって先窄まり状の先端テーパ部２ｃが形成されている。このテーパ角は中心軸線に対して10°〜20°の範囲に設定される。また内筒２の軸方向の中心には切断酸素を供給する切断酸素通路４ｃが所定の長さを持って形成され、当該切断酸素通路４ｃの火口先端面２ｂ側には鋼板の厚さに応じた直径を持った切断酸素噴出口４ｄが形成されている。また内筒２の先端側テーパ部分の外周には複数のスリット８が形成されている。そして前記雄ネジ部２ａを胴中部１に形成された雌ネジ部４ｂに締結することで、胴中部１と内筒２は一体的に構成されている。
【００１４】
図３に示すように、外筒３は内筒２の外径よりも大きい内径を持った胴部３ａを有し、火口先端面３ｂ側は内筒２の先端テーパ部２ｃと略等しい角度のテーパ状に形成されている。また外筒３を内筒２に外嵌したとき、火口先端面３ｂと内筒２の火口先端面２ｂとが略同一の平面内になるよう構成されている。胴中部１に内筒２を締結してこの内筒２に外筒３を外嵌したとき、内筒２と外筒３の胴部３ａの内面との間で混合ガス通路９が形成される。また内筒２の先端テーパ部２ｃに形成されたスリット８は、外筒３の火口先端面３ｂ側に形成されたテーパ面に規制されて夫々が独立した混合ガスの噴射口を構成する。
【００１５】
上記火口では、内筒２の火口先端面２ｂ側に一度外径を小さくし、再度外径を大きくした後、火口先端面２ｂ側に向かってテーパ角を有する先端テーパ部分２ｃが形成されている。この先端テーパ部分２ｃは、火口の中心軸線に対する傾斜角度が10°〜20°のテーパ角で、かつ軸方向の長さが内筒２の外径に略等しいかやや短い程度であって、それ以外は特に限定するものではないが、本実施形態では、先端テーパ部分２ｃの大きさは、火口先端面２ｂ側より８ｍｍの長さで、火口先端面２ｂの直径を7mmとしている。
【００１６】
上記の如く構成された火口では、切断トーチに装着して、燃料ガスとして水素、又は水素と石油ガス混合ガス、水素と天然ガス混合ガスを供給すると共に予熱酸素を供給すると、予熱酸素と燃料ガスは胴中部１のガス混合路７で混合して混合ガス通路９に流入した後、スリット８から噴射される。この状態で混合ガスに点火すると、スリット８から火炎が形成される。従って、火口に対向して鋼板を配置しておくことで、該鋼板を予熱することが可能である。
【００１７】
火口から水素、又は水素と石油ガス混合ガス、水素と天然ガス混合ガスと予熱酸素の混合ガスを噴射して点火したとき、火炎は白炎が少し火口の中心軸向かって形成される。このため、鋼板に対し一点を集中して予熱する機能を有し、従来のプロパンガスを燃料ガスとしたガス切断火口と比較して切断箇所に熱エネルギーを集中することが可能であり、切断速度を速めることが可能である。
【００１８】
ここで、切断箇所に熱エネルギーを集中できるのは、水素炎の幅が小さく直進性を有することと、火口先端面２ｂ側に向かって先窄まり状のテーパ角を有する先端テーパ部分２ｃの形状によるものと思われる。具体的に述べると、水素炎の幅が小さく直進性を有することより、切断酸素噴出口４ｄより噴出する切断酸素に対し、プロパンガスを燃料ガスとした場合の炎に比べ乱れが小さく、内筒２の先端テーパ部２ｃに形成されたスリット８と、外筒３の火口先端面３ｂ側に形成されたテーパ面に規制されて夫々が独立した混合ガスの噴射口より形成される水素炎が中心軸側に向いて熱エネルギーが集中する。つまり、切断酸素の流れの乱れに対して影響が小さいことから切断速度が速くなるものと思われる。また、切断速度が速くなるのは内筒２と外筒３の各火口先端面２ｂ，３ｂが略同一の平面内に位置することも寄与しているものと思われる。
【００１９】
先行技術（特開２００３−３１４８０８号公報）に基づく火口の比較例（サンプルＮｏ．１）と上記火口を使用して実際に行った切断結果（サンプルＮｏ．２〜５）とを対比したものを表１、表２及び表３にそれぞれ示す。
【００２０】
0003119550.tif 000003
【００２１】
0003119550.tif 000004
【００２２】
0003119550.tif 000005
【００２３】
これらの結果により明らかなように、開先切断に際して先窄まり状スリットの傾斜角度が１０〜２０°、好ましくは１５〜２０°の範囲内としてなる本考案に係る上記火口を用いることにより切断速度が向上することは確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案の実施の形態に係るガス切断火口の部分断面示正面図である。
【図２】図１に示すガス切断火口における内筒の説明図で、（イ）は部分断面示正面図、（ロ）は左側面図、（ハ）は図２（イ）中のａ−ａ線矢視断面図である。
【図３】同じく外筒の部分断面示正面図である。
【図４】従来のガス切断火口の部分断面示正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…胴中部、１a・１b・１c…シート、２…内筒部、２a…雄ネジ部、２b…火口先端面、２c…先端テーパ部分、３…外筒部、３a…胴部、３b…火口先端面、４a…切断酸素導入口、４b…雌ネジ部、４c…切断酸素通路、４d…切断酸素噴出口、５…予熱酸素導入口、６…燃料ガス導入口、７…ガス混合路、８…スリット、９…混合ガス通路。
【図１】
0003119550.tif 000006
【図２】
0003119550.tif 000007
【図３】
0003119550.tif 000008
【図４】
0003119550.tif 000009